20Sプロテアソーム複合体構築に関与するシャペロン蛋白質の構造及び作用機構解析

• Project Area: Proteolysis in the Regulation of Biological Processes
• Project/Area Number: 21025027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 水島 恒裕 名古屋市立大学, 大学院・薬学研究科, 准教授 (90362269)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,100,000 (Direct Cost: ¥6,100,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: プロテアソーム / 超分子複合体 / シャペロン / X線結晶構造解析 / 構造生物学 / ユビキチン / 糖鎖 / SCFユビキチンリガーゼ / 蛋白質分解 / 品質管理

Research Abstract

26Sプロテアソームは活性部位を持つ20Sプロテアソームと標的蛋白質の認識やアンフォールディングの働きを行う、19S制御因子複合体から形成された超分子複合体である。本酵素はサブユニット約70個が分子集合することにより形成された、巨大な蛋白質分解酵素複合体であり、各サブユニットが厳密に配置することで非常に高度な機能を獲得し、生体内の様々な調節を行っている。プロテアソームの複合体形成には専用のシャペロンタンパク質が関与しており、Dmp1-Dmp2、Pba1-Pba2、Umplは20Sプロテアソーム、Rpn14、Hsm3、Nas2、Nas6は19S制御因子複合体の分子集合に働いている。これらプロテアソーム複合体形成シャペロンの作用機構の解明を目的として、Pba1-Pba2、Hsm3のX線結晶構造解析を行った。Pba1-Pba2研究では結晶化に成功したが結晶性が悪く、構造決定が困難であることから、異なる種を用いた実験により結晶性の向上を目指している。Hsm3研究では酵母のHsm3を用いた実験により結晶化に成功した。さらに、Hsm3のセレノメチオニン誘導体結晶を作製し分解能約2.0Åで立体構造を決定した。その結果、Hsm3はHEATリピートから形成されたC字型の全体構造をとった。これは立体構造既知のプロテアソーム専用シャペロンであるRpn14とは全く異なる3次構造であった。Hsm3のプロテアソームサブユニット認識機構に関しては複合体の結晶化を行っており、これらの構造解析をもとに反応機構を解析する計画である。

Research Products

• [Journal Article] Crystal Structure of Yeast Rpn14, a Chaperone of the 19S Regulatory Particle of the Proteasome. (2010)
  • Author(s): Kim S, Saeki Y, Fukunaga K, Suzuki A, Takagi K, Yamane T, Tanaka K, Mizushima T, Kato K
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 15159-15166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray characterization of the Skp1-Fbg3 complex. (2010)
  • Author(s): Kumanomidou T, Nakagawa T, Mizushima T, Suzuki A, Tokunaga F, Iwai K, Yoshida Y, Tanaka K, Yamane T
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F 66 Pages: 95-98
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structure of Yeast Rpn14, a Chaperone of the 19S Regulatory Particle of the Proteasome. (2010)
  • Author(s): Kim S, Saeki Y, Fukunaga K, Suzuki A, Takagi K, Yamane T, Tanaka K, Mizushima T, Kato K
  • Journal Title: J.Biol.Chem. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of the deubiquitinating enzyme UCH37 (human UCH-L5) catalytic domain. (2009)
  • Author(s): Nishio K, Kim SW, Kawai K, Mizushima T, Yamane T, Hamazaki J, Murata S, Tanaka K, Morimoto
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 390 Pages: 855-860
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 19S制御因子の複合体形成を介助するシャペロン分子の機能と構造 (2011)
  • Author(s): 廣本武史、水島恒裕、金相佑、矢木真穂、大川慶祐、佐伯泰、田中啓二、加藤晃一
  • Organizer: ターゲットタンパク研究プログラム平成22年度公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] プロテアソームの構造生物学 (2010)
  • Author(s): 水島恒裕、加藤晃一、森本幸生、田中啓二
  • Organizer: 第33回 日本分子生物学会年会 第83回日本生化学会大会 合同大会 (BMB2010)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫)
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] タンパク質分解酵素複合体プロテアソームの構造と複合体形成機構 (2010)
  • Author(s): 水島恒裕
  • Organizer: 兵庫県立大学理学部セミナー
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(兵庫)
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] Crystal structure of Hsm3p, an assembly chaperone of the 19S regulatory particle of the proteasome (2010)
  • Author(s): Sangwoo Kim, Tsunehiro Mizushima, Yasushi Saeki, Keiji Tanaka, Koichi Kato
  • Organizer: The 10^<th> Conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2010-11-03
• [Presentation] ユビキチンリガーゼによる糖タンパク質品質管理における糖鎖認識機構の解析 (2009)
  • Author(s): 水島恒裕、熊埜御堂太一、鈴木淳巨、山根隆、加藤晃
  • Organizer: 糖鎖科学名古屋拠点 第7回「若手の力」フォーラムおよび拠点共同研究報告会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-30
• [Presentation] プロテアソーム制御因子複合体形成シャペロンのX線結晶構造解析 (2009)
  • Author(s): 水島恒裕、金相佑、佐伯泰、田中啓二、加藤晃一
  • Organizer: 特定領域研究 超分子構造 第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪